Во многих случаях целесообразно обеспечить стрелочный перевод вспомогательными устройствами, которые указывали бы локомотивным и поездным бригадам положение стрелки. Это важно при движении поездов ночью, хотя часто необходимо и днем, особенно когда скорости движения поездов или ограничения видимости затрудняют бригадам наблюдение сигналов.
Уже давно эта потребность удовлетворяется при помощи стрелочных фонарей с цветными линзами. Внутри фонаря используются небольшие источники света для цветных световых сигналов, хорошо видимых с приближающихся поездов.
В указателях для дневных условий стрелочные фонари имеют круглые диски, располагаемые вокруг линз. Линзы и диски бывают различных цветов; это зависит от стандартов отдельных железных дорог, принятых указателей стрелочных переводов (иногда указатели маневровых стрелочных переводов отличаются от указателей стрелочных переводов на главных путях) и сбрасывателей подвижного состава с рельсов.
Стрелочные фонари обычно закрепляют на верхнем конце переводного механизма специальной арматурой, предусмотренной на переводном механизме и на фонаре. Изредка по соображениям улучшения видимости или по габаритным ограничениям фонарь укрепляют на отдельной стойке вне переводного механизма.
Такие устройства обычно устанавливают близ пути со стороны, противоположной переводному механизму, и управляют ими отдельной фонарной тягой. Осветительный стрелочный фонарь состоит из металлического (обычно стального) корпуса, в котором размещены горелка и емкость для керосина или электрический патрон и лампа накаливания, с четырьмя круглыми линзами разных цветов, расположенными под углом 90°.
Линзы на противоположных сторонах корпуса окрашены в одинаковый цвет, на главных путях — обычно в красный или зеленый. Основной патрон точно подгоняется к коническому наконечнику на верхушке переводного механизма, размеры которого на разных железных дорогах разные. Наконечники с различными размерами выпускаются для того, чтобы сделать фонари оригинальными до такой степени, чтобы их нельзя было использовать на переводных механизмах стрелочных переводов конкурирующих железных дорог. Фонари съемные, установленные на осевом стержне, поворачиваются на 90° при переводе стрелки.
Конические наконечники на любой железной дороге должны быть смонтированы на осевом стержне одинаково, т. е. так, чтобы широкая и узкая стороны наконечника были параллельны пути. Поэтому сборка цветных линз относительно широкой и узкой сторон особенно важная операция: нужно обеспечить правильное показание цветов при открытой и закрытой стрелке.
Электрические фонари.
Несмотря на то, что в некоторых местностях все еще не отпала необходимость в масляных фонарях, многие из них уже заменены электрическими устройствами, получающими питание от батарей или электроосветительных линий. В большинстве случаев капиталовложения на замену или переустройство масляных фонарей возмещаются экономией на трудозатратах на текущее содержание электрических фонарей.
Замена масляных стрелочных фонарей электрическими выполняется следующим образом: в тех случаях, когда в качестве источника энергии будут использоваться батареи, масляные фонари на переводных механизмах заменяют электрическими, в непосредственной близости от переводного механизма отрывают углубление в грунте для размещения корпуса (обычно из пластмассы, листового металла или железобетона), в который помещают батареи, присоединяемые к электрическому фонарю.
Если внешним источником является электросиловая линия, то дополнительно устанавливается трансформатор на ближайшей шпале и делается
155 электрическая проводка от силовой линии до фонаря.
Но некоторые железные дороги не в состоянии использовать любой из этих вариантов, если нет внешних электросиловых линий или расположение переводного механизма мешает устройству углубления для размещения батарей из-за плохих грунтовых условий или, чаще, из-за увлажнения территории. Это затруднение можно преодолеть установкой «блочного» фонаря. Корпус такого фонаря круглой или квадратной формы, выполненный из листового железа, делают таких размеров, чтобы разместить батарею. В нижней части корпуса «блочного» фонаря прикрепляют основной патрон, а сверху — корпус стандартного стрелочного съемного фонаря, чтобы можно было добраться до батареи при ее обслуживании.
Недостаток такой батареи — увеличение веса и высоты переводного механизма, кроме того, возможно сотрясение батареи, особенно при автоматических или отжимных переводных механизмах.
Смонтированные внутри фонаря (вблизи линз или у специально предусмотренных щелей) или вне его маленькие сравнительно дешевые фотоэлементы позволяют автоматически отключать освещение днем и включать ночью. Многие типы фотоэлементов можно регулировать на месте, что позволяет более точно учесть местные условия освещенности при определении времени отключения источника света в соответствии с требованиями железнодорожной администрации и местных органов в отношении периода времени, в течение которого стрелочный фонарь должен быть освещен, а также для учета пасмурных дней.
При установке лампы внутри корпуса необходимо побеспокоиться, чтобы «фотоглаз» был направлен в противоположную от лампы накаливания сторону, иначе это может повлечь за собой многократные включения-выключения, если фотоэлемент достаточно чувствительный (в большинстве случаев).
Использование фотоэлементов не удваивает срок службы батарей и электрических ламп, как можно предположить ввиду их работы только половину времени, потому что в батареях происходит небольшая утечка даже при выключенной лампе. Но они заметно удлиняют обычный срок службы батарей и ламп по сравнению с работающими без фотоэлемента.
Отражатели.
Существует устойчивая тенденция замены стрелочных фонарей устройствами без внутреннего источника света — они отражают свет от локомотивного прожектора. Эти устройства могут состоять из стеклянных или пластмассовых отражающих линз, флюгарок, покрытых отражающей металлизированной пленкой, или их комбинаций; отличаются низкими первоначальными капиталовложениями и текущими затратами. Зависимость от прожектора накладывает ограничения на эффективность отражателей. В некоторых штатах приняты законы, ограничивающие сферу применения таких устройств.
Линзы.
Масляные фонари поставляют с линзами диаметром от 4 до 53/8 дюйма, но наиболее распространены линзы диаметром 5 и 53/8 дюйма. В большинстве электрических фонарей установлены линзы диаметром 53/8 дюйма; диаметр линз отражателей исключительно 53/8 дюйма. Эти линзы, кроме отражательных, изготовлены из цветных, литого стекла или пластмасс с выпуклой внешней поверхностью и ступенчатой внутренней, конструктивно приспособленных для отражения света лампы. Один тип пластмассовых оптических линз в большей степени плоский, чем выпуклый, а по диаметру расположена отражательная полоса.
Отражательные линзы, стеклянные или пластмассовые, двухэлементной конструкции обычно с плоской передней и задней поверхностями. У стеклянных частей ступенчатая задняя поверхность. Конструкция передней поверхности позволяет воспринять направленный на нее под углом до 48° с любой стороны свет и отразить его в направлении источника света.
Линзы светорассеивающего типа имеют форму, концентрирующую лучи относительно небольшого источника наилучшим образом. Их изготовляют предпочтительно с гладкими сфероидальными внешними поверхностями — это улучшает оптические свойства и предохраняет линзы от проникновения снега и влаги. Такого типа линзы изготавливают в соответствии с требованиями AREA не только в отношении хроматичности цвета и оптических свойств, но и качества. Линзы не влияют на объем света, поэтому они не управляют плотностью и распределением лучей от источника света. При одном и том же источнике света линзы одинаковой конструкции и при одном и том же фокусном расстоянии создают разную силу света в зависимости от площади линзы. Рассеяние лучей возрастает по мере увеличения размеров источника света и уменьшения фокусного расстояния.
Фонари конструируют так, чтобы источник света размещался в фокальной точке, т. е. учитывается фокусное расстояние каждой линзы.
В масляных фонарях обычно устанавливаются оптические линзы, обладающие наибольшим и самым узким световым потоком по сравнению с линзами других типов при одинаковых размерах. При использовании фонарей с постоянно горящими источниками света хорошая степень рассеяния светового потока удовлетворяет большинству потребностей сигнализации.
В электрических фонарях устанавливают три типа линз (оптические линзы устанавливать не рекомендуется): 1) рассеивающие, по внешнему виду похожие на оптические, кроме дополнительных деталей — вертикальных ребер на внешней выпуклой поверхности, которые рассеивают поток примерно на 15° в горизонтальной плоскости для широкого угла рассеяния; 2) электрического типа — рассеивают световой поток примерно на 5°; 3) сочетание рассеивающей линзы с верхним рассеиванием; дополнительно к деталям стандартного рассеивающего устройства в этом типе линз сделаны ступени увеличительного стекла на внутренней поверхности, которые отклоняют потоки света на 5° вверх, что позволяет персоналу, находящемуся «наверху», видеть цветные сигналы.